Ciclo do Carbono
O que é o Ciclo do carbono?
O ciclo do carbono é o conjunto de processos pelos quais o elemento carbono circula entre grandes reservatórios do planeta: atmosfera, hidrosfera, biosfera e litosfera. Essa circulação ocorre por meio de transformações químicas e biológicas que convertem o carbono entre formas orgânicas e inorgânicas, em escalas de tempo que vão de horas a milhões de anos. Na atmosfera, o carbono aparece sobretudo como dióxido de carbono (CO₂) e metano (CH₄). Na hidrosfera, predomina como carbono inorgânico dissolvido, principalmente bicarbonato (HCO3−) e carbonato (CO3−−), além de CO₂ dissolvido e ácido carbônico em equilíbrio. Na biosfera, integra moléculas orgânicas como açúcares, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. Na litosfera, está presente em rochas carbonáticas, como calcário, e em matéria orgânica sedimentar. A dinâmica do ciclo depende de fluxos que conectam esses reservatórios e de mecanismos que estocam, liberam ou transformam o carbono, mantendo o equilíbrio funcional dos ecossistemas.
As etapas do ciclo do carbono:
O ciclo do carbono pode ser compreendido por um conjunto de processos interligados, alguns rápidos e biológicos, outros lentos e geológicos. A seguir, as principais etapas e seus mecanismos.
Fotossíntese: a fixação biológica do carbono
Plantas, algas e cianobactérias capturam CO₂ da atmosfera ou da água e, usando energia luminosa, convertem-no em compostos orgânicos, liberando oxigênio. O carbono fixado passa a compor tecidos vegetais e constitui a base energética das cadeias alimentares. A taxa de fotossíntese depende de fatores como luz, disponibilidade de água e nutrientes, temperatura e concentração de CO₂.
Respiração celular: a devolução do carbono à atmosfera e aos oceanos
Organismos autotróficos e heterotróficos degradam compostos orgânicos para produzir ATP, liberando CO2 como subproduto. Esse fluxo ocorre continuamente em plantas, animais, fungos e microrganismos, fechando o balanço com a fotossíntese em escalas de horas a dias.
Transferência trófica: o carbono ao longo das cadeias alimentares
A matéria orgânica sintetizada pelos produtores é consumida por herbívoros e predadores. Parte do carbono é incorporada a novos tecidos, parte é respirada como CO2 e parte é excretada, tornando-se substrato para decompositores. As eficiências de assimilação e de crescimento regulam a quantidade de carbono que avança entre os níveis tróficos.
Decomposição e mineralização: do orgânico ao inorgânico
Bactérias e fungos degradam restos vegetais e animais, convertendo macromoléculas em CO2 e nutrientes minerais. Em condições aeróbias, predomina a liberação de CO2. Em ambientes anóxicos, como sedimentos finos, pântanos e arrozais, microrganismos metanogênicos geram CH4. Parte do carbono passa por humificação, formando matéria orgânica estável no solo, o que constitui importante estoque terrestre.
Sequestro e dinâmica do solo: formação e estabilidade do carbono edáfico
O carbono orgânico do solo resulta de resíduos vegetais, exsudatos radiculares e microrganismos. Sua estabilidade depende de interações com minerais de argila, agregação do solo, teor de umidade e temperatura. Sistemas radiculares profundos, cobertura permanente do solo e diversidade microbiana favorecem o acúmulo e a proteção física do carbono contra a decomposição.
Combustão: oxidação rápida da matéria orgânica
A queima de biomassa ou de compostos orgânicos oxida rapidamente o carbono, liberando CO2 e, em condições incompletas, monóxido de carbono e fuligem. Incêndios naturais e queimas controladas em ecossistemas adaptados ao fogo fazem parte da dinâmica de longo prazo. A combustão de combustíveis fósseis envolve estoques geológicos e realimenta a atmosfera.
Trocas ar–mar: difusão e equilíbrio químico
O CO2 atmosférico difunde-se para a superfície do mar e o CO2 dissolvido pode retornar ao ar, em um equilíbrio regulado por diferença de pressão parcial, temperatura, salinidade e ventos. Águas frias absorvem mais CO2, ao passo que águas quentes tendem a liberar. Nos oceanos, o CO2 reage formando ácido carbônico, bicarbonato e carbonato, o que determina o sistema tampão e o pH marinho.
Bombas oceânicas de carbono: transporte físico e biológico para o interior do mar
- Bomba física: a circulação oceânica e a mistura vertical levam águas de superfície ricas ou pobres em CO2 para camadas profundas, onde o carbono pode permanecer por longos períodos.
- Bomba biológica: o fitoplâncton fixa carbono pela fotossíntese. Parte da produção afunda como partículas orgânicas (pelotas fecais, detritos) e é remineralizada em profundidade, retendo carbono fora do contato direto com a atmosfera. Conchas de organismos calcificadores, feitas de carbonato de cálcio, também exportam carbono inorgânico para o fundo.
Precipitação de carbonatos e formação de rochas
Em águas supersaturadas, íons cálcio e carbonato precipitam como carbonato de cálcio, originando esqueletos e recifes, que, ao longo do tempo geológico, formam rochas carbonáticas. Esse processo retira carbono inorgânico da água e o estabiliza em depósitos sedimentares.
Meteorização química e intemperismo: sumidouros em escala geológica
A dissolução de rochas silicatadas e carbonáticas em presença de água e CO2 consome dióxido de carbono e gera bicarbonato, que é transportado pelos rios aos oceanos. Esse fluxo atua como regulador de longo prazo do CO2 atmosférico, conectando litosfera, hidrosfera e atmosfera.
Fluxos geológicos profundos: vulcanismo e metamorfismo
Em zonas de subducção, sedimentos carbonatados e matéria orgânica são submetidos a altas pressões e temperaturas. Parte do carbono retorna à superfície por vulcanismo e desgaseificação difusa, reinserindo CO₂ na atmosfera em escalas de milhões de anos.
Ambientes anóxicos e metano: produção e oxidação
Em pântanos, turfeiras, sedimentos lacustres e intestinos de ruminantes, a decomposição anaeróbia produz CH4. Esse metano pode ser oxidado a CO2 por bactérias metanotróficas em zonas transicionais oxigenadas ou liberado para a atmosfera, onde participa do efeito estufa antes de se converter em CO2.
Bioestabilização e biochar: rotas de carbono mais persistentes
A pirólise controlada de biomassa gera biochar, material rico em carbono aromático e resistente à decomposição, que, quando incorporado ao solo, aumenta a estabilidade do estoque de carbono e pode melhorar propriedades edáficas.
Escalas de tempo e balanço de fluxos: do rápido ao lento
Processos biológicos como fotossíntese, respiração e decomposição operam em dias a anos, enquanto intemperismo, sedimentação e vulcanismo regulam o ciclo em escalas de milhares a milhões de anos. O estado do ciclo resulta do balanço entre fluxos de entrada e de saída em cada reservatório, o que define a tendência de armazenamento ou liberação de carbono.
Importância ecológica do ciclo do carbono
A compreensão do ciclo do carbono é central para a Biologia e para as Ciências Ambientais, pois dele dependem a produtividade dos ecossistemas, a fertilidade dos solos e a regulação do clima. Entre os principais pontos, destacam-se:
1. Regulação climática
O CO₂ e o CH₄ são gases de efeito estufa que retêm calor na baixa atmosfera. A dinâmica do ciclo modula suas concentrações, influenciando padrões de temperatura, regimes de precipitação e circulação atmosférica. Ecossistemas que atuam como sumidouros, como florestas e oceanos, contribuem para amortecer variações climáticas ao estocar carbono.
2. Sustentação da produtividade primária
A fotossíntese fixa carbono e sustenta as cadeias alimentares, determinando a oferta de energia para organismos heterotróficos. Em ambientes aquáticos, a produtividade do fitoplâncton estrutura redes tróficas e sustenta recursos pesqueiros.
3. Manutenção da fertilidade dos solos
A matéria orgânica do solo melhora a agregação, a retenção de água e a disponibilidade de nutrientes. Solos ricos em carbono apresentam maior atividade biológica, resiliência a estresses e capacidade de suporte às plantas.
5. Estabilidade química dos oceanos
O sistema carbonato-bicarbonato atua como tampão do pH marinho. A saúde de organismos calcificadores depende desse equilíbrio, que influencia recifes, cadeias tróficas costeiras e ciclos de nutrientes.
6. Conservação da biodiversidade
Ecossistemas que armazenam grandes estoques de carbono, como florestas tropicais, manguezais e turfeiras, abrigam elevada diversidade de espécies. A integridade desses ambientes preserva funções ecológicas e interações bióticas essenciais.
7. Serviços ecossistêmicos
O ciclo do carbono sustenta serviços de provisão, como alimentos, fibras e madeira, e serviços de regulação, como controle de erosão e qualidade da água. Também contribui para serviços culturais, relacionados a paisagens, turismo e valores socioculturais.
8. Resiliência e retroalimentações ecológicas
O modo como ecossistemas absorvem distúrbios depende de sua capacidade de estocar e reciclar carbono. Mudanças na vegetação, no uso da terra ou na temperatura podem alterar taxas de fotossíntese, respiração e decomposição, gerando retroalimentações que fortalecem ou enfraquecem a estabilidade dos sistemas.
9. Planejamento e manejo
Práticas de manejo que preservam a cobertura vegetal, mantêm o solo coberto e elevam a diversidade biológica tendem a favorecer o sequestro de carbono e a estabilidade do ciclo. Em ambientes aquáticos, a conservação de zonas costeiras e a redução de eutrofização são relevantes para manter a eficiência das bombas oceânicas.
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| Ciclo do Carbono (fonte da figura: Pdf do IF da USP) |
Por Tânia Cabral Professora de Biologia e Ciências do Ensino Fundamental e Médio graduada na Unesp, 2001.
Publicado em 23/10/2025